NO343725B1

NO343725B1 - Ventilanordning for et produksjonsrør

Info

Publication number: NO343725B1
Application number: NO20131068A
Authority: NO
Inventors: Haavard Aakre; Bjørnar Werswick; Vidar Mathisen
Original assignee: Statoil Petroleum As
Priority date: 2011-01-10
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2019-05-20
Also published as: CA2824321A1; CN103459769B; GB2502214A; AU2011355304B2; WO2012095166A1; CA2824321C; US20140008079A1; US9279309B2; CN103459769A; GB201313761D0; NO20131068A1; GB2502214B

Description

TEKNISK OMRÅDE

Oppfinnelsen vedrører et rørformet element, en selvjusterende strømningskontrollinnretning og en fremgangsmåte for å automatisk justere strømningen gjennom en selvjusterende strømningskontrollinnretning. Den foreliggende beskrivelse vedrører generelt en innstrømningskontrollinnretning for å tilveiebringe konstant massestrøm av hydrokarboner inn i en produksjonslinje i et borehull.

BAKGRUNNSTEKNIKK

En statisk fast innstrømningskontrollinnretning (ICD) (eng.: inflow control device) anvendes i horisontale brønner for å kontrollere innstrømningen av hydrokarboner til en produksjonslinje i borehull. Horisontale brønner er karakterisert ved at de har ujevn dreneringsprofil fra hælen til tåen. På grunn av de varierende trykkfallene langs en horisontal brønn, vil hælen til en horisontal brønn ha tendens til å dreneres mye fortere enn tåen. Når reservoaret som omgir hælpartiet av brønnen har blitt betydelig drenert, kan det forekomme vanngjennomslag. Vanngjennomslag nær brønnens hælparti vil oppstå lenge før brønnens tåparti er drenert og resultere i dårlig total avkastning av hydrokarboner fra brønnen. ICD-er er anordnet langs den horisontale brønnen for å jevne ut dreneringsraten langs brønnen i et forsøk på å tilveiebringe en jevnere dreneringsprofil langs brønnen. ICD-ene nær hælen har tendens til å ha langt mindre og færre åpninger enn ICD-ene nærmere tåen og tilveiebringer derved en jevnere dreneringsprofil langs hele den horisontale veggen.

Et eksempel på en statisk innstrømningskontrollinnretning er vist i NO 314701, som beskriver en strømningsanordning for anvendelse i en brønn gjennom et underjordisk reservoar. Anordningen er utformet for radialt å strupe innstrømningsreservoarfluider produsert gjennom et innstrømningsparti av produksjonsrøret i brønnen. En slik anordning er utformet for å bevirke et relativt stabilt og forutsigbart fluidtrykkfall ved enhver stabil fluidstrømningsrate i løpet av brønnens produksjonsperiode, og hvor fluidtrykkfallet vil utvist den lavest mulige graden av tilbøyelighet til å påvirke ved forskjeller i viskositeten og/eller eventuelle endringer i viskositeten til de innstrømmende reservoarfluidene under produksjonsperioden. Et slikt fluidtrykkfall oppnås ved hjelp av anordningen omfattende blant annet én eller flere korte, avtagbare og utskiftbare strømningsbegrensere, slik som dyseinnsatser, og hvor den enkelte strømningsbegrenseren kan gis det ønskede strømningstverrsnittet, gjennom hvilket reservoarfluider kan strømme og strupes, eller strømningsbegrenseren kan være en tetningsplugg.

Selv om statiske ICD-er kan velges og installeres mer mer eller mindre korrekte innstrømmingskontrollegenskaper i begynnelsen av brønnens produksjonstid, vil brønnens egenskaper endres over tid på en måte som er vanskelig eller umulig å forutse og ta høyde for når ICD-en installeres under brønnens innledende kompettering.

Ettersom ICD-ene er statiske, finnes det ingen enkel måte for å justere innstrømningsegenskapene til ICD-ene etter den opprinnelige innstalleringen.

Resulatetet er at at dreneringsegenskapene som var korrekte og optimale under den første delen av produksjonstiden, blir stadig mer utdatert etterhvert som tiden som brønnen begynner å eldes.

En annen ulempe ved tradisjonelle ICD-er med fast åpning er at selv om åpningene produserer et trykkfall som kan forsinke innstrømmingen av hydrokarboner, tilveiebringer derved en jevnere dreneringsprofil langs brønnen fra tåen til hælen og utsetter inntreffingen av vann- eller gassgjennomslag, har de tradisjonelle ICD-ene ingen evne til å stenge av åpningene ved vann- eller gassgjennomslag.

US 2009/133869 A1 beskriver et apparat for å styre fluidstrømmen inn i en borehullsrør. Apparatet omfatter et strømningskontrollelement som selektivt justerer en port med en åpning i forbindelse med en strømningsboring av borehullsrøret.

WO 2009/123472 A2 beskriver et system for gjenfylling av en gammel brønn for å oppnå økt oljeutvinning fra et reservoar. Systemet omfatter et rør som er satt inn i den gamle brønnen. Minst to innsnevringsmidler eller svellpakker er anordnet langs lengden av den gjenfylte brønnen og definerer en brønnseksjon mellom to påfølgende strømpeeller svellpakker.

Et formål med nogle utførselsformer av oppfinnelsen er derfor å tilveiebringe en forbedret løsning som løser ovennevnte problemer og er mer pålitelig når det gjeler funksjonalitet. Andre formålene og andre vil fremgå utfra den følgende beskrivelsen.

BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Ifølge et første aspekt av oppfinnelsen er der tilveiebrakt et rørformet element ifølge krav 1.

Ifølge et annet aspekt av oppfinnelsen er der tilveiebrakt en selvjusterende strømningskontrollinnretning ifølge krav 15.

Ifølge et tredje aspekt av oppfinnelsen er der tilveiebrakt en fremgangsmåte for å automatisk justere strømningen gjennom en selvjusterende strømningskontrollinnretning ifølge krav 24.

Foretrukne utførselsformer er defineret av de afhengige krav.

Utførselsformer av den foreliggende oppfinnelsen vedrører en forbedret, alternativ løsning på ovennevnte autonome ventil, også ved å gjøre bruk av Bernoulli-effekten for å tilveiebringe en autonom, selvjusterende innstrømningskontrollinnretning (ICD) som er i stand til automatisk å justere fluidstrømningen avhengig av strømningshastighet, trykk og/eller fluidets sammensetning og dets egenskaper (tetthet etc.), og begrense eller eliminere produksjon av vann eller gass i en oljebrønn ved vann- eller gassgjennomslag.

Ifølge en utførelsesform vedrører oppfinnelsen et rørformet element som har minst én dreneringsseksjon omfattende minst ett innløp eller én apertur og minst én selvjusterende strømningskontrollinnretning for å kontrollere strømningen av fluid inn i dreneringsseksjonen fra en brønn dannet i et underjordisk reservoar. Oppfinnelsen vedrører også en strømningskontrollinnretning anordnet for å monteres i et slikt rørformet element. Hver av strømningskontrollinnretningene er plassert i et ringformet rom som omgir et hovedrør i det rørformede elementet mellom innløpet eller aperturen og minst ett utløp for fluid som strømmer inn i dreneringsseksjonen.

Det ringformede rommet kan være dannet som et ytre hus som omringer et hovedrør til det rørformede elementet, og som strekker seg i en forutbestemt aksial avstand langs hovedrøret. Fluidet kan slippe inn i det ringformede rommet gjennom et ringformet innløp eller et antall aksiale eller radiale hull gjennom husets ytre overflate. Innløp er vanligvis beskyttet av sandskjermer for å hindre at sand eller sammenstyrtet fjellmasse kommer inn i dreneringsseksjonen. En sandskjerm kan i seg selv også anvendes som et innløp. Utløpet som forbinder det ringformede rommet med det rørformede elementets indre volum, kan omfatte minst ett radialt hull i det rørformede elementet. De radiale hullene er plassert nedstrøms av strømningskontrollinnretningen og kan for eksempel være plassert med like mellomrom rundt hovedrørets periferi. I denne sammenhengen anvendes uttrykket "med like mellomrom" for å betegne hull anbrakt med lik avstand til hverandre rundt periferien. Det ringformede rommet danner en strømningsbane gjennom strømningskontrollinnretningen som passerer forbi et ventillegeme anordnet for å redusere eller øke strømningskontrollinnretningens strømningsareal som svar på trykkforskjellen tvers over strømningskontrollinnretningen og/eller endringer i fluidets tetthet, som angitt ovenfor.

Selv om dreneringsseksjonen kan omfatte flere selvjusterende strømningskontrollinnretninger, vil kun én slik ventil bli beskrevet i den følgende teksten.

Strømningskontrollinnretningen omfatter et ventilsete som samvirker med ventillegemet, hvilket ventillegeme omfatter et ringformet elastisk ventilelement anordnet for å deformeres minst i en radial retning, for å redusere eller øke strømningsarealet gjennom strømningskontrollinnretningen. Den ringformede elastiske ventilen er anordnet for å deformeres av det strømmende fluidet for å redusere strømningsarealet gjennom strømningskontrollinnretningen som svar på økt trykkforskjell tvers over strømningskontrollinnretningen og/eller en endringer i tetthet som avviker fra tettheten til fluidet som skal ekstraheres. Det ringformede elastiske ventilelementet er i kontakt med en avskrådd overflate på ventilsetet, hvilken avskrådde overflate er anordnet i en vinkel som strekker seg mot minst én utgangsåpning i strømningskontrollinnretningen i fluidstrømmens retning. Avhengig av den ønskede deformeringen av det ringformede elastiske ventilelementet kan denne vinkelen velges innen området 30°til 60°, for eksempel 45°.

Det ringformede elastiske ventilelementet er anordnet for å deformeres mot ventilsetet og forflyttes minst i en radial retning mot den minst ene utgangsåpningen i strømningskontrollinnretningen (10) og derved redusere strømningsarealet.

Ifølge en første alternativ utførelsesform er det ringformede elastiske ventilelementet og ventilsettet anordnet for å strekke seg rundt det rørformede elementet inne i det ringformede rommet. Ventilsetet kan plasseres rundt det ringformede rommets indre diameter, hvilket ventilsete er anordnet for å begrense det ringformede elastiske ventilelementets aksiale forflytning. Det ringformede elastiske ventilelementet er anordnet for å tvinges mot ventilsetet og deformeres minst i en radial retning mot, eller i kontakt med, det ringformede rommets ytre diameter. I dette tilfellet kan strømningskontrollinnretningen og dens ventilsete være festet til eller klemt frigjørbart rundt hovedrøret før montering av et ytre koaksialt hus. Alternativt er det rørformede elementet tilveiebrakt som en enhet, og en hovedrørseksjon med en integrert strømningskontrollinnretning er sveiset til tilstøtende rørseksjoner i hver ende.

I et ytterligere eksempel kan ventilsetet plasseres rundt det ringformede rommets ytre diameter, hvilket ventilsete er anordnet for å begrense det ringformede elastiske ventilelementets aksiale forflytning. Det ringformede elastiske ventilelementet er anordnet for å tvinges mot ventilsetet og deformeres minst i en radial retning mot, eller i kontakt med, det ringformede rommets indre diameter. I dette tilfellet kan strømningskontrollinnretningen og dens ventilsete være festet til eller klemt frigjørbart inn i det ytre koaksiale huset før montering av huset rundt hovedrøret. Alternativt er det rørformede elementet tilveiebrakt som en enhet, og en hovedrørseksjon med en integrert strømningskontrollinnretning er sveiset til tilstøtende rørseksjoner i hver ende.

Strømningskontrollinnretningen er anordnet for å strekke seg mellom den indre og den ytre diameteren til det ringformede rommet, for å danne en radial vegg med åpninger for strømmende fluid. Fluid er anordnet for å strømme forbi det ringformede elastiske ventilelementet gjennom bueformede spalter anbrakt med mellomrom i stømningskontrollinnretningens ytre eller indre periferi, avhengig av ventilsetets plassering. De bueformede spaltene mellom strømningskontrollinnretningen og det ringformede rommets ytre eller indre vegg er foretrukket, men ikke nødvendigvis, anbrakt med like mellomrom.

Ifølge et andre alternativ utførelsesform er minst ett ringformet elastisk ventilelement og ventilsete anordnet i et tilsvarende antall åpninger i en radial vegg som strekker seg mellom det ringformede rommets indre og ytre diameter. Åpningene kan omfatte aksiale hull, anbrakt med like mellomrom, gjennom den radiale veggen. Hullene kan være plassert i den samme radiale avstanden eller i en ulik radial avstand fra det rørformede elementets sentrale akse.

Det ringformede elastiske ventilelementet er anordnet for å tvinges mot ventilsetet, som er plassert på oppstrømssiden av åpningen, og deformeres minst i en radial retning innover. Når det ringformede elastiske ventilelementet deformeres mot åpningens sentrale parti, kan fluidstrømning gjennom åpningene i en radial vegg reduseres eller hindres.

For å oppnå den ønskede deformeringen av det ringformede elastiske ventilelementet velges dets egenskaper, slik som materialsammenseting, størrelse (diameter og tverrsnittsareal/-form) og motstand mot nedbryting, foretrukket for hvert enkelt tilfelle. Valgkriteriene kan bestemmes av egenskapene til fluidet som skal ekstraheres, ekstraksjonsdybde og hvilke ikke-ønskede fluider som det kan støtes på i brønnen.

Som angitt ovenfor, er det ringformede rommet anordnet mellom et hovedrør og et koaksialt hus som omgir hovedrøret. Det ringformede rommet kan være tilveiebrakt med én eller flere strømningskontrollinnretninger anbrakt aksialt med mellomrom mellom innløpet og utløpet. Fordelen med å anvende flere, for eksempel to, strømningskontrollinnretninger er at egenskapene til de to (eller flere) ringformede elastiske ventilelementene kan valgt til å være ulike for å oppnå ønskede gjennomstrømningsegenskaper. Ifølge ett eksempel er deformeringsegenskapene til hvert av de elastiske materialelementene være valgt for å dekke ulike viskositetsområder til fluidet som skal ekstraheres. Ifølge et annet eksempel kan ett av elementene være et svellende materiale som sveller når det kommer i kontakt med vann, gass eller en annen forbindelse fra brønnen.

En annen utførselsform av oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for automatisk å justere strømningen gjennom en selvjusterende strømningskontrollinnretning for å kontrollere strømningen av fluid inn i en dreneringsseksjon fra en brønn dannet i et underjordisk reservoar inn i et produksjonsrør. Som beskrevet ovenfor, er strømningskontrollinnretningen er plassert i et ringformet rom som omgir et rørformet element til produksjonsrøret, mellom et innløp eller en apertur og minst ett utløp for fluid som strømmer inn i dreneringsseksjonen. Det ringformede rommet danner en strømningsbane gjennom strømningskontrollinnretningen som passerer forbi et ventillegeme anordnet for å redusere eller øke strømningskontrollinnretningens strømningsareal som svar på trykkforskjellen tvers over strømningskontrollinnretningen og/eller endringer i fluidets tetthet.

Ifølge fremgangsmåten danner fluid som strømmer gjennom strømningskontrollinnretningen en strømningsbane som passerer ventillegemet, hvilket ventillegeme omfatter et ringformet elastisk ventilelement. Fluid virker på ventillegemet og deformerer det ringformede elastiske ventilelementet og forårsaker en reduksjon eller økning i strømningsarealet gjennom strømningskontrollinnretingen. Fluidstrømningen tvinger det ringformede elastiske ventilelementet i kontakt med en avskrådd overflate på et ventilsete, hvori det ringformede elastiske ventilelementet deformeres og dirigeres i minst en radial retning for å begrense strømningen gjennom strømningskontrollinnretningen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Utførselsformer av oppfinnelsen vil bli beskrevet i detalj med henvisning til de medfølgende figurene. Det skal forstås at tegningene er utformet kun til illustrasjonsformål og skal ikke forstås som en definisjon av begrensninger for oppfinnelsen, for hvilket henvisning skal gjøres til de medfølgende kravene. Det skal videre forstås at tegningene ikke nødvendigvis er tegnet i riktig målestokk, og at de med mindre noe annet er angitt, kun er ment å skjematisk illustrere strukturene og prosedyrene beskrevet heri.

Figur 1A viser en del av et rørformet element tilveiebrakt med en strømningskontrollinnretning ifølge en første utførelsesform av oppfinnelsen;

Figur 1B viser et tverrsnitt av utførelsesformen i figur 1A i planet A-A;

Figur 1C viser et forstørret riss av en del av figur 1A,

Figur 1D viser funksjonen til en ventil ifølge den første utførelsesformen av oppfinnelsen,

Figur 1E viser funksjonen til en ventil ifølge en alternativ første utførelsesformen av oppfinnelsen,

Figur 2 viser en alternativ versjon av utførelsesformen i figur 1A,

Figur 3A viser en del av et rørformet element tilveiebrakt med en strømningskontrollinnretning ifølge en andre utførelsesform av oppfinnelsen;

Figur 3B viser et tverrsnitt av utførelsesformen i figur 3A i planet B-B; og Figur 4 viser en produksjonslinje omfattende ringformede elementer med strømningskontrollinnretninger ifølge utførselsformer av oppfinnelsen.

UTFØRELSESFORMER AV OPPFINNELSEN

Figur 1A viser en del av et rørformet element M tilveiebrakt med en strømningskontrollinnretning 10 ifølge en første utførelsesform av oppfinnelsen. Et hovedrør 1 anordnet gjennom en produksjonssone er tilveiebrakt med en sandskjerm 2 som fungerer som et innløp. Sandskjermen 2 er et gitter som omringer hovedrøret 1 som er ment å filtrere ut sand og partikler når det slipper inn gjennom produksjonsfluid. Produksjonsfluidet strømmer fra innløpet inn i et første ringformet kammer 3a til et ringformet hus 3 som omgir hovedrøret 1. Fluidet passerer så en strømningskontrollinnretning 10 i form av en innstrømningskontrollinnretning (ICD). ICD-en omfatter et ventilsete 4 og et ringformet elastisk ventilelement 5 i form av en O-ring eller et lignende tetningsmiddel. Ventilsetet 4 omfatter en ring montert rundt den ytre periferien av hovedrøret 1, hvilken ring er tilveiebrakt med et spor som rommer og gir plass til det ringformede elastiske ventilelementet 5. Siden på sporet plassert nedstrøms av det ringformede elastiske ventilelementet 5 er en ventilsetekontaktflate som er vinklet i en retning radialt utover og nedstrøms. Kontaktflaten for ventilsetet vist i figur 1A er vinklet omtrent 60° fra hovedrørets 1 sentrale akse. Det ringformede elastiske ventilelementet 5 er anbrakt i sporet til ventilsetet 4, slik at det tilveiebringer en ringformet spalte mellom det ringformede elastiske ventilelementet 5 og den indre overflaten til det ringformede huset 3. Denne ringformede spalten tilveiebringer en passasje for produksjonsfluidet som strømmer fra innløpet til et antall utløp 6 inn i hovedrøret 1. Ifølge utførelsesformen vist i figur 1A strømmer produksjonsfluidet forbi strømningskontrollinnretningen 10 og inn i et andre ringformet kammer 3b før det går inn i hovedrøret 1 gjennom radiale åpninger 6 i hoverdøret 1. Spalten mellom det ringformede elastiske ventilelementet 5 og innsiden av det ringformede huset 3 definerer et strømningsareal. Det elastiske materialet er valgt ifølge dets ønskede deformeringsegenskaper.

Når produksjonsfluidet passerer over ventilsetet 4 og det ringformede elastiske ventilelementet 5, vil Bernoulli-effekten resultere i en trekkraft fra fluidet som virker på det ringformede elastiske ventilelementet 5. Trekkraften øker med produksjonsfluidets økende strømningshastighet. Når denne trekkraften er tilstrekkelig stor, resulterer den i en deformering av O-ringen som utgjør det ringformede elastiske ventilelementet 5, ettersom den tvinges mot ventilsetets 4 kontaktflate. Deformeringen forårsaker at O-ringen ekspanderer radialt utover, noe som smalner eller lukker spalten mellom O-ringen og innsiden av det ringformede huset 3. Dette reduserer også netto strømingsareal for produksjonsfluidet.

Dersom produksjonsfluidets viskositet reduseres, dikterer Bernoulli-effekten at trekkraft øker ytterligere og derved smalner spalten mellom O-ringen og innsiden av det ringformede huset 3 ytterligere. På den annen side, dersom produksjonsfluidets viskositet øker, dikterer Bernoulli-effekten at trekkraft reduseres og derved øker spalten mellom O-ringen og innsiden av det ringformede huset 3. I sistnevnte tilfelle vil strømningsarealet øke og derved tillate en økt massestrømrate til produksjonsfluidet. Dersom produksjonsfluidet er olje, kan det ringformede elastiske ventilelementets 5 deformeringsegenskaper velges slik at spalten forblir åpen mens oljen produseres.

Dersom det oppstår et vanngjennomslag, dvs. at en betydelig mengde vann kommer inn i innløpet sammen med oljen, skal det ringformede elastiske ventilelementets 5 deformeringsegenskaper velges slik at spalten vil reduseres på grunn av den reduserte viskositeten til fluidet som passerer gjennom spalten.

Figur 1B viser et tverrsnitt av utførelsesformen i figur 1A i planet A-A, i rette vinkler i forhold til hovedrørets sentrale akse. I denne figuren er den ringformede spalten mellom O-ringen og det ringformede huset 3 anordenet som et antall bueformede segmenter 12. De bueformede segmentene 12 kan ha en forutbestemt radial og periferisk utvidelse valgt avhengig av strømningsraten gjennom strømningskontrollinnretningen. Det skal forstås at antallet bueformede segmenter 12 kan velges ifølge preferanse eller behov, f.eks. for å bære en deformert O-ring mellom de åpne segmentene. I det tilfellet der spalten er segmentert, er det også mulig å segmentere det ringformede elastiske ventilelementet 5, dvs. anordne et antall elastiske materialseksjoner som tilsvarer antall bueformede segmenter. Det er også mulig å ha en sammenhengende spalte som ikke er segmentert.

Figur 1C er et forstørret riss av en del av figur 1A. Som vist i figur 1A, omfatter det rørformede elementet en seksjon av det ringformede huset 3, hovedrør 1, et ventilsete 4 og et ringformet elastisk ventilelement 5 i form av en O-ring. En ringformet spalte er frembrakt mellom det ringformede elastiske ventilelementet 5 og den indre overflaten til det ringformede huset 3. Størrelsen på spalten varierer avhengig av hastigheten og/eller viskositeten til produksjonsfluidet som passerer mellom O-ringen og det ringformede huset 33. Ventilelementet 5 kan bistås av et ekstra tetningsmiddel 7 omfattende et svellbart materiale som er følsomt for et uønsket fluid, slik som vann, som strømmer inn i ventilen. Avhengig av de rådende forholdene, kan strømningskontrollinnretningen lukkes av ventilelementet 5 og/eller av det svellbare tetningsmidlet 7.

Figur 1D viser funksjonen til en ventil med et ringformet elastisk ventilelement5 i form av en O-ring, ifølge den første utførelsesformen av oppfinnelsen. I denne utførelsesformen er ventilsetet 4 festet til hovedrøret. Figur 1D viser det ringformede elastiske ventilelementet 5 i to stillinger, hvor en første stilling P1er angitt ved et massivt tverrsnitt som tilsvarer en udeformert eller hovedsakelig udeformert O-ring. En andre stilling P2er angitt ved et skravert tverrsnitt som tilsvarer en deformert O-ring. I den andre stillingen er O-ringen i kontakt med den indre overflaten til det koaksiale ringformede huset 3 og lukker ventilen. Deformeringen er et resultat av høy fluidstrømningshasighet til et lavviskositetsfluid som passerer gjennom spalten. Dersom fluidhastigheten er tilstrekkelig høy, er viskositeten tilstrekkelig lav, og deformeringsegenskapene til O-ringen tillater at spalten kan lukkes fullstendig eller nesten fullstendig. På denne måten kan uønskede fluider, slik som vann, hindres i å komme inn i hovedrøret.

Figur 1E viser funksjonen til en ventil med et ringformet elastisk ventilelement 5 følge en alternativ første utførelsesform av oppfinnelsen. I denne utførelsesformen er ventilsetet 4 festet til den indre overflaten til det koaksiale ringformede huset 3. Figur 1E viser det ringformede elastiske ventilelementet 5 i to stillinger, hvor en første stilling P1er angitt ved et massivt tverrsnitt som tilsvarer en udeformert eller hovedsakelig udeformert O-ring. En andre stilling P2er angitt ved et skravert tverrsnitt som tilsvarer en deformert O-ring. I den andre stillingen er O-ringen i kontakt med den ytre overflaten til hovedrøret 1 og lukker ventilen.

I de påfølgende figurene vil enkeltdeler som er identiske, eller hovedsakelig identiske, være angitt ved å anvende samme henvisningstall som i figurene 1A-E.

Figur 2 viser en alternativ versjon av utførelsesformen i figur 1A. I dette eksemplet er det rørformede elementet tilveiebrakt med to aksialt separate strømningskontrollinnretninger 11, 12 av typen beskrevet ovenfor. Egenskapene til de to viste ringformede elastiske ventilelementene 5a, 5b kan velges til å være ulike for å oppnå ønskede gjennomstrømningsegenskaper. Ventilsetene 4a, 4b kan være identiske eller individuelt tilpasset, avhengig av valget av materiale tilsvarende ventilelement. Ifølge ett eksempel er deformeringsegenskapene til hvert av de ringformede elastiske ventilelementene 5a, 5b være valgt for å dekke ulike viskositetsområder. Dette oppnås ved å velge et par av O-ringer hvor den ene er mykere enn den andre, hvorved deformering vil oppstå ved ulike strømningshastigheter og/eller fluidtettheter for de to strømningskontrollinnretningene. I et annet eksempel kan én av strømningskontrollinnretningene 11, 12 få de ringformede elastiske ventilelementene erstattet av et ringformet element dannet av et materiale som sveller når det kommer i kontakt med vann, gass eller en annen forbindelse, hvorved fluidstrømningen begrenses eller lukkes.

Figur 3A viser en del av et rørformet element tilveiebrakt med en strømningskontrollinnretning ifølge en andre utførelsesform av oppfinnelsen. Denne strømningskontrollinnretningen er tilveiebrakt med en ringformet radial vegg 8 som strekker seg fra hovedrøret til husets 3 indre overflate. Den radiale veggen 8 er tilveiebrakt med et egnet antall aperturer eller dyser 9 gjennom hvilke produksjonsfluidet får strømme. Et forstørret riss av strømningskontrollinnretningen er vist i figur 3C. Minst én og foretrukket alle aperturene anordnet for å fungere som ventilseter 4, hvori en kontaktflate som har den generelle formen til en avskåret kjegle med sitt toppunkt vendt nedstrøms, er tilveiebrakt i hver apertur 9. Et radialt spor er tilveiebrakt i hver åpning tilstøtende kontaktflaten. Det radiale sporet er anordnet for å gi plass til et ringformet elastisk ventilelement 16 som er anordnet for å deformeres for å åpnes eller lukkes, avhengig av hastigheten og/eller viskositeten til produksjonsfluidet som strømmer gjennom det ringformede elastiske ventilelementet 16. I prinsippet bestemmes åpningen og lukkingen av ringen av de samme faktorene som beskrevet ovenfor i forbindelse med utførelsesformen av figurene 1A-1E. Som i disse utførelsesformene kan de ringformede elastiske ventilelementene 16 omfatte et ringformet legeme med et rektangulært, sirkulært eller annet egnet tverrsnitt.

Materialet til det ringformede legemet og/eller antallet aksialt separate strømningskontrollinnretninger kan velges på samme måte som beskrevet for figurene 1A-1E og figur 2 ovenfor.

Figur 3B viser et tverrsnitt av utførelsesformen i figur 3A i et plan B-B, i rette vinkler i forhold til hovedrørets sentrale akse. Denne figuren viser de strømningskontrollerende aperturene 9 anordnet i den radiale veggen 8. I det viste eksempelet er aperturene 9 plassert med like mellomrom og i samme radius fra hovedrørets 1 sentrale akse.

Figur 4 viser en produksjonslinje P omfattende flere rørformede elementer M med strømningskontrollinnretninger ifølge utførselsformer av oppfinnelsen.

Produksjonslinjen P er plassert i en brønn W, hvor den lokaliseres av et antall sentreringsverktøy som omgir produksjonslinjen P.

Claims

P a t e n t k r a v

1.

Rørformet element (M) som har minst én dreneringsseksjon omfattende minst ett innløp eller én apertur (2) og minst én selvjusterende strømningskontrollinnretning (10) for å kontrollere strømningen av fluid inn i dreneringsseksjonen fra en brønn dannet i et underjordisk reservoar, hvori hver av strømningskontrollinnretningene (10) er plassert i et ringformet rom som omgir et hovedrør (1), hvilket ringformet rom er mellom innløpet eller aperturen (2) og minst ett utløp (6) tilveiebrakt for fluid som strømmer inn i hovedrøret, der det ringformede rommet danner en strømningsbane gjennom strømningskontrollinnretningen (10) som passerer forbi et ventillegeme (5, 5a, 5b, 15) anordnet for å redusere eller øke strømningskontrollinnretningens (10) strømningsareal som svar på trykkforskjellen tvers over strømningskontrollinnretningen (10) og/eller endringer i fluidets tetthet, k a r a k t e r i s e r t v e d at strømningskontrollinnretningen (10) omfatter et ventilsete (4, 4a, 4b, 16) som samvirker med ventillegemet (5, 5a, 5b; 15), hvilket ventillegeme omfatter et ringformet elastisk ventilelement anordnet for å deformeres minst i en radial retning som svar på trykkforskjellen tvers over strømningskontrollinnretningen (10) og/eller en endringer i en tetthet til fluidet, for å redusere eller øke strømningsarealet gjennom strømningskontrollinnretningen.

2.

Rørformet element ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at det ringformede elastiske ventilelementet (5, 5a, 5b) er anordnet for å deformeres av det strømmende fluidet for å redusere strømningsarealet gjennom strømningskontrollinnretningen (10) som svar på økt trykkforskjell tvers over strømningskontrollinnretningen (10) og/eller en endringer i tetthet som avviker fra tettheten til fluidet som skal ekstraheres.

3.

Rørformet element ifølge krav 1 eller 2, k a r a k t e r i s e r t v e d at det ringformede elastiske ventilelementet (5, 5a, 5b; 15) er i kontakt med en avskrådd overflate på ventilsetet (4, 4a, 4b; 16), hvilken avskrådde overflate er anordnet i en vinkel som strekker seg mot minst én utgangsåpning i strømningskontrollinnretningen (10) i fluidstrømmens retning.

4.

Rørformet element ifølge krav 3, k a r a k t e r i s e r t v e d at det ringformede elastiske ventilelementet (5, 5a, 5b; 15) er anordnet for å deformeres mot ventilsetet (4, 4a, 4b; 16) og forflyttes minst i en radial retning mot den minst ene utgangsåpningen i strømningskontrollinnretningen (10), hvorved strømningsarealet reduseres.

5.

Rørformet element ifølge et hvilket som helst av kravene 1-4, k a r a k t e r i s e r t v e d at det ringformede elastiske ventilelementet (5, 5a, 5b) og ventilsetet er anordnet for å strekke seg rundt hovedrøret (1) inne i det ringformede rommet.

6.

Ringformet element ifølge krav 5, k a r a k t e r i s e r t v e d at ventilsetet er plassert rundt det ringformede rommets indre diameter, hvilket ventilsete (4, 4a, 4b) er anordnet for å begrense det ringformede elastiske ventilelementets (5, 5a, 5b) aksiale forflytning.

7.

Ringformet element ifølge krav 6, k a r a k t e r i s e r t v e d at det ringformede elastiske ventilelementet (5, 5a, 5b) er anordnet for å tvinges mot ventilsetet (4, 4a, 4b) og deformeres minst i en radial retning mot, eller i kontakt med, det ringformede rommets ytre diameter.

8.

Ringformet element ifølge krav 5, k a r a k t e r i s e r t v e d at ventilsetet er plassert rundt det ringformede rommets ytre diameter, hvilket ventilsete (4, 4a, 4b) er anordnet for å begrense det ringformede elastiske ventilelementets (5, 5a, 5b) aksiale forflytning.

9.

Ringformet element ifølge krav 8, k a r a k t e r i s e r t v e d at det ringformede elastiske ventilelementet (5, 5a, 5b) er anordnet for å tvinges mot ventilsetet (4, 4a, 4b) og deformeres minst i en radial retning mot, eller i kontakt med, det ringformede rommets indre diameter.

10.

Ringformet element ifølge kravene 5-9, k a r a k t e r i s e r t v e d at strømningskontrollinnretningen (10) er anordnet for å strekke seg mellom det ringformede rommets indre og ytre diameter, og at fluid er anordnet for å strømme forbi det ringformede elastiske ventilelementet (5, 5a, 5b) gjennom bueformede spalter (12) anbrakt med mellomrom rundt stømningskontrollinnretningens (10) periferi.

11.

Ringformet element ifølge et hvilket som helst av kravene 1-4, k a r a k t e r i s e r t v e d at minst ett ringformet elastisk ventilelement (15) og ventilsete (16) er anordnet i et tilsvarende antall åpninger (9) i en radial vegg (8) som strekker seg mellom det ringformede rommets indre og ytre diameter.

12.

Ringformet element ifølge krav 11, k a r a k t e r i s e r t v e d at det ringformede elastiske ventilelementet (15) er anordnet for å tvinges mot ventilsetet (16) og deformeres minst i en radial retning innover, for å redusere eller hindre strømning gjennom åpningene i den radiale veggen.

13.

Ringformet element ifølge et hvilket som helst av kravene 1-12, k a r a k t e r i s e r t v e d at det ringformede rommet er anordnet mellom hovedrøret (1) og et koaksialt hus (3) som omgir hovedrøret.

14.

Ringformet element ifølge et hvilket som helst av kravene 1-13, k a r a k t e r i s e r t v e d at det ringformede rommet er tilveiebrakt med én eller flere strømningskontrollinnretninger (10) mellom innløpet og utløpet.

15.

En selvjusterende strømningskontrollinnretning (10) anordnet for å kontrollere strømningen av fluid inn i en dreneringsseksjon fra en brønn dannet i et underjordisk reservoar, hvori strømningskontrollinnretningen (10) er plassert i et ringformet rom som omgir et hovedrør (1), hvilket ringformet rom er mellom et innløp eller en apertur (2) og minst ett utløp (6) for fluid som strømmer inn i dreneringsseksjonen, der det ringformede rommet danner en strømningsbane gjennom strømningskontrollinnretningen (10), der strømningskontrollinnretningen (10) omfatter et ventillegeme (5, 5a, 5b, 15) anordnet for å redusere eller øke strømningskontrollinnretningens (10) strømningsareal som svar på trykkforskjellen tvers over strømningskontrollinnretningen (10) og/eller endringer i fluidets tetthet, k a r a k t e r i s e r t v e d at strømningskontrollinnretningen (10) omfatter et ventilsete (4, 4a, 4b, 16) som samvirker med ventillegemet (5, 5a, 5b; 15), hvilket ventillegeme omfatter et ringformet elastisk ventilelement anordnet for å deformeres minst i en radial retning som svar på trykkforskjellen tvers over strømningskontrollinnretningen (10) og/eller en endringer i en tetthet til fluidet, for å redusere eller øke strømningsarealet gjennom strømningskontrollinnretningen (10).

16.

Selvjusterende strømningskontrollinnretning ifølge et hvilket som helst av kravene 15, k a r a k t e r i s e r t v e d at det ringformede elastiske ventilelementet (5, 5a, 5b) og ventilsetet er anordnet for å strekke seg rundt hovedrøret (1) inne i det ringformede rommet.

17.

Selvjusterende strømningskontrollinnretning ifølge krav 16, k a r a k t e r i s e r t v e d at ventilsetet er plassert rundt det ringformede rommets indre diameter, hvilket ventilsete (4, 4a, 4b) er anordnet for å begrense det ringformede elastiske ventilelementets (5, 5a, 5b) aksiale forflytning.

18.

Selvjusterende strømningskontrollinnretning ifølge krav 17, k a r a k t e r i s e r t v e d at det ringformede elastiske ventilelementet (5, 5a, 5b) er anordnet for å tvinges mot ventilsetet (4, 4a, 4b) og deformeres minst i en radial retning mot, eller i kontakt med, det ringformede rommets ytre diameter.

19.

Selvjusterende strømningskontrollinnretning ifølge krav 16, k a r a k t e r i s e r t v e d at ventilsetet er plassert rundt det ringformede rommets ytre diameter, hvilket ventilsete (4, 4a, 4b) er anordnet for å begrense det ringformede elastiske ventilelementets (5, 5a, 5b) aksiale forflytning.

20.

Selvjusterende strømningskontrollinnretning ifølge krav 19, k a r a k t e r i s e r t v e d at det ringformede elastiske ventilelementet (5, 5a, 5b) er anordnet for å tvinges mot ventilsetet (4, 4a, 4b) og deformeres minst i en radial retning mot, eller i kontakt med, det ringformede rommets indre diameter.

21.

Selvjusterende strømningskontrollinnretning ifølge kravene 16-20,

k a r a k t e r i s e r t v e d at strømningskontrollinnretningen (10) er anordnet for å strekke seg mellom det ringformede rommets indre og ytre diameter, og at fluid er anordnet for å strømme forbi det ringformede elastiske ventilelementet (5, 5a, 5b) gjennom bueformede spalter (12) anbrakt med mellomrom rundt stømningskontrollinnretningens (10) periferi.

22.

Selvjusterende strømningskontrollinnretning (10) ifølge krav 15, k a r a k t e r i s e r t v e d at minst ett ringformet elastisk ventilelement (15) og ventilsete (16) er anordnet i et tilsvarende antall åpninger (9) i en radial vegg (8) som strekker seg mellom det ringformede rommets indre og ytre diameter.

23.

Selvjusterende strømningskontrollinnretning (10) ifølge krav 22, k a r a k t e r i s e r t v e d at det ringformede elastiske ventilelementet (15) er anordnet for å tvinges mot ventilsetet (16) og deformeres minst i en radial retning innover, for å redusere eller hindre strømning gjennom åpningene i den radiale veggen.

24.

Fremgangsmåte for å automatisk justere strømningen gjennom en selvjusterende strømningskontrollinnretning (10) for å kontrollere strømningen av fluid inn i en dreneringsseksjon fra en brønn dannet i et underjordisk reservoar inn i et produksjonsrør, fremgangsmåten omfattende:

plassere strømningskontrollinnretningen (10) i et ringformet rom som omgir et rørformet element til produksjonsrøret, hvilket ringformet rom er mellom et innløp eller en apertur (2) og minst ett utløp for fluid som strømmer inn i produksjonsrøret, der det ringformede rommet danner en strømningsbane gjennom strømningskontrollinnretningen (10) som passerer forbi minst ett ventillegeme (5, 5a, 5b; 15) anordnet for å redusere eller øke strømningskontrollinnretningens (10)strømningsareal som svar på trykkforskjellen tvers over strømningskontrollinnretningen (10) og/eller endringer i fluidets tetthet,

k a r a k t e r i s e r t v e d at fluid som strømmer gjennom strømningskontrollinnretningen (10) danner en strømningsbane som passserer ventillegemet, hvilket ventillegeme omfatter et ringformet elastisk ventilelement (5, 5a, 5b; 15) som samvirker med et ventilsete (4, 4a, 4b, 16), og at fluidet virker på ventillegemet for å deformere det ringformede elastiske ventilelementet minst i en radial retning forårsakende en reduksjon eller økning av strømningsarealet gjennom strømningskontrollinnretningen (10) som svar på trykkforskjellen tvers over strømningskontrollinnretningen (10) og/eller en endringer i en tetthet til fluidet.

25.

Fremgangsmåte følge krav 24, k a r a k t e r i s e r t v e d at fluidstrømningen tvinger det ringformede elastiske ventilelementet (5, 5a, 5b;15) i kontakt med en avskrådd overflate på et ventilsete (4, 4a, 4b; 16), hvori det ringformede elastiske ventilelementet deformeres og dirigeres i minst en radial retning for å begrense strømningen gjennom strømningskontrollinnretningen (10).